NPU چیست؟

اغلب سازندگان چیپسِت موبایل به زودی پردازشگر هوش مصنوعی را در محصولات خود به شکلی ویژه قرار می‌دهند. شرکت‌های هوآوی و اپل جزو اولین‌هایی هستند که این فناوری را در چیپ سِت‌های خود به کار گرفته‌اند. چیپ سِت کایرین 970 و اپل 11A بایونیک با هسته پردازشگر هوش مصنوعی NPU عرضه شده‌اند، اما شرکت‌های سامسونگ و کوالکام هنوز به چنین پردازنده ای مجهز نشده‌اند.

چرا NPU؟

در CPU و GPU پردازش اطلاعات به شکل گام به گام انجام می‌شود. یعنی پس از انجام مرحله الف به سراغ مرحله ب می‌رویم، اما در مقابل عملکرد NPU مانند مغز انسان است و همه چیز را همزمان و در لحظه پردازش می‌کند. هدف اصلی از ساخت NPU پردازش محلی عملیات هوش مصنوعی است.

شرکت سامسونگ نیز توسعه هسته پردازشگر هوش مصنوعی NPU خود را شروع کرده است. اما شاید سوال کنید که NPU چیست که صحبت‌های زیادی از آن به گوش می‌رسد؟ این چیپسِت یک انقلاب در این عرصه است، یعنی یک هوش مصنوعی بسیار سریع و با مصرف کم روی موبایل‌ها خودنمایی خواهد کرد.

اولین چیپسِت با واحد پردازشگر عصبی اختصاصی، NPU است. تراشه هوش مصنوعی کایرین970  Kirin 970) در سال 2017 رونمایی شد، این پردازنده یک چیپسِت متفاوت از سایر پردازنده‌ها می‌باشد.

عملکردی مناسب و صرفه جویی در مصرف انرژی از جمله مزایا استفاده از هوش مصنوعی در گوشی‌های موبایل است. علاوه بر این که شرکت هواوی از پردازشگر هوش مصنوعی با نام NPU در چیپسِت اصلی تولیدات خود استفاده کرده است، برای بالاتر رفتن عملکرد هوش مصنوعی و کارایی بالاتر، از تعدادی بهبود‌دهنده نرم‌افزاری نیز بهره گرفته است که هماهنگی بیشتری را میان سخت افزار و نرم افزار شامل شده است.

توسعه برنامه‌های هوش مصنوعی بر پایه چیپسِت کایرین 970 بر روی گوشی‌ها، نیازمند توسعه دادن منابع مورد نیاز نرم‌افزاری در گوشی‌های هواوی است. واحد پردازشی کایرین 970، یک هوش مصنوعی بر اساس فناوری Cloud را در کنار هوش مصنوعی بر روی گوشی.ها ارائه کرده‌است، این سیستم آنالیز داده که در کنار CPU و GPU جانمایی شده است، تا بیست و پنج برابر کارایی بالاتری را در پردازش‌های گرافیکی و منطقی در گوشی ارائه می‌کند.

نقطه قوت این موضوع اینجاست که این افزایش عملکرد، با یک افزايش بهره‌وری همراه شده است. به عبارتی دیگر در کایرین 970 هر اندازه که کارایی بیشتر شده باشد، مصرف انرژی آن به نصف کاهش یافته است. این گونه که مشاهده می‌شود قرار دادن NPU در این چیپ، سبب افزایش کارایی شگفت انگیزی در بخش‌های پردازش مرکزی و گرافیکی آن شده است.

طراحان شرکت هوآوی با جا دادن تعداد ۵.۵ میلیارد ترانزیستور و با ساختار ۱۰ نانومتری موفق به ایجاد قابلیت‌های به‌خصوصی در این زمینه شده‌اند، یک هوش مصنوعی می‌تواند تشخیص ‌دهد که کدام اپلیکیشن قرار است به زودی استفاده شود و منابع مورد نیاز آن را به سرعت در اختیار همان اپلیکیشن قرار می‌دهد.

این سیستم هوشمند قبل از این در هیچ یک از تلفن‌های همراه استفاده نشده است. به همین علت اظهار نظر درباره آن کمی دشوار خواهد بود، در برنامه‌های کاربردیِ هوش مصنوعی، توانایی برنامه‌ریزی یک پردازنده، GPU، NPU و دیگر قسمت‌های مربوطه، عواملی تعیین‌کننده برای این موضوع است که آیا این سیستم توانایی اجرای نرم‌افزار با این تراشه را دارد یا خیر؟

تمامی اطلاعات مورد نیاز در تلفن‌ همراه با این فناوری، توسط اپلیکیشن‌ها نمایش داده می‌شوند و هر اپلیکیشن برای نمایش، نیاز به الگوریتم‌های متعددی دارد، به عنوان مثال CPU برای کارکرد تلفن همراه، ضروری است، در زمانی ‌که شما صفحه نمایش را فعال می‌کنید، مسئولیت GPU شروع می‌شود، در هنگامی‌که دوربین فعال می‌شود، ISP در محل کار حاضر می‌شود، علاوه بر این اگر شما شروع به شناسایی صحنه AI ‌کنید، NPU شروع به‌کار خواهد کرد.

هوش مصنوعی چیست؟

برای درک مطالب بالا بهتر است با هوش مصنوعی آشنا شوید، مفهوم هوش مصنوعی در اسم آن تعبیه شده است، این مفهوم به مرور زمان تغییر و تحول را تجربه کرده است، اما در کل می‌توان گفت که هوش مصنوعی زمانی پدیدار می‌شود که یک ماشین بتواند مشابه انسان تفکر کند.

پس از شنیدن اسم هوش مصنوعی، اکثر افراد ربات‌های مکانیکی را به یاد می‌آورند که یک انسان توسط کامپیوتر آن‌ها را کنترل می‌کنند، البته مطالب گفته شده یک تعریف کلی از هوش مصنوعی می‌باشد و امروزه هوش مصنوعی کاربردهای وسیع‌تری را شامل شده است.

سال‌ها توسعه و پژوهش در هوش مصنوعی، فضای ابری را به سمت پیشرفت‌های قابل ‌توجهی برده است، اما در این نوع پردازش، مشکلاتی مانند سرعت پاسخ‌گویی، پایداری و امنیت وجود دارند که می‌بایست برطرف شوند، شرکت‌های مختلفی سعی دارند تا سخت ‌افزارهای قدرتمندی تولید کنند که بتواند محاسبات مربوط به هوش مصنوعی را به ‌شکل محلی و نه بر فضای ابری انجام دهند.

این شرکت‌ها به‌ دنبال راهی برای همکاری هوش ابری و هوش محلی می‌گردند، این همکاری باید به شکلی باشد که یکدیگر را تکمیل کنند، شرکت هواوی از معدود شرکت‌هایی است که سعی دارد با جا دادن یک واحد اختصاصی پردازشگر عصبی NPU در پردازنده‌های جدید، خود را در بین پرچم‌داران عرضه گوشی‌های با این قابلیت جای دهد، هوش مصنوعی به مدیریت قدرت در گوشی هم کمک شایانی خواهد کرد.

قابلیتهای NPU

گوشی‌های مجهز به فناوری NPU می‌توانند عادت‌های کاربر از تلفن‌ همراه خود را در هنگام استفاده شناسایی کرده و مصرف انرژی خود را مطابق با آن تنظیم کند، به عنوان مثال، اگر گوشی شما بفهمد که شما معمولاً ساعت ده شب گوشی را برای شارژ کردن به پریز برق متصل می‌کنید، مصرف انرژی را به نحوی مدیریت می‌کند که تا ساعت ده شب دوام بیاورد.

واحد پردازش عصبی یا به اختصار NPU در چیپسِت کایرین 970 وظایفی مثل اسکن و ترجمه کلمات در تصاویری که توسط مترجم مایکروسافت گرفته شده را انجام می‌دهد، برنامه مترجم مایکروسافت تنها نرم‌افزاری است که تاکنون برای به کار گیری در این تراشه بهینه سازی شده است.

این واحد پردازش (NPU) عموما در گوشی‌های پیشرفته و گران استفاده می‌شود، وظیفه‌ای که یک پردازشگر شبکه عصبی بر عهده دارد به حوزه هوش مصنوعی ارتباط دارد، مانند تشخیص دادن صوت، تصویر و جدا‌سازی سوژه‌ها که این موارد در عکاسی کاربردی و مهم است.

روی تراشه‌های گوشی معمولا تعدادی عدد با واحد نانومتر درج شده است، این اعداد نمایانگر ابعاد یک تراشه است و هر اندازه که کوچکتر باشد یعنی آن تراشه سیم کشی داخلی کمتری دارد، این موضوع به همراه فناوری NPU بهینه بودن تراشه و مصرف پایین انرژی آن تراشه را نشان میدهد.

کلام آخر

آیا به دنیای جدیدی قدم گذاشته‌ایم؟ آیا شاهد حضور تراشه‌های هوش مصنوعی را در همه‌ گوشی‌ها خواهیم بود؟ با توجه به افزایش روز‌افزون حضور هوش مصنوعی در انواع گجت‌ها، جواب این سوال را مثبت است، تراشه‌های کوالکام نیز هم اکنون به شکلی طراحی می‌شوند که قادر هستند بخشی از وظایف مربوط به هوش مصنوعی را عهده دار شوند.

در دنیایی امروز که هوش مصنوعی به شکل پیوسته پر رنگ می‌شود، وجود یک پردازنده اختصاصی جهت عملیات پردازش سنگین در این حوزه، درون گوشی‌ها می‌تواند شکل تعامل ما با این گجت را تغییر دهد.